1.2.4 Инкапсуляция

Когда прикладная программа отсылает данные при помощи протокола TCP, то они проходят через все уровни вниз по протокольному стеку, прежде чем превратятся в поток битов, передаваемых в линию. Каждый слой добавляет к спущенной ему порции данных собственную информацию в виде своего заголовка, а иногда еще и концевика. Порцию данных, которую TCP отдает IP-модулю, называют TCP-сегментом. Порция данных, которую IP отдает драйверу интерфейса, называется IP дейтаграммой. Пачка битов, передаваемых но кабелю Ethernet, образует кадр.

Инкапсуляция (encapsulation) или туннелирование (tunneling) - это метод согласования сетей, который применим только для согласования транспортных протоколов.

Инкапсуляция может быть использована, когда две сети с одной транспортной технологией необходимо соединить через сеть, использующую другую технологию.

Метод инкапсуляции заключается в том, что пограничные маршрутизаторы, которые подключают объединяемые сети к транзитной, упаковывают пакеты транспортного протокола объединяемых сетей в пакеты транспортного протокола транзитной сети. Второй пограничный маршрутизатор выполняет обратную операцию.

Обычно инкапсуляция приводит к более простым и быстрым решениям по сравнению с трансляцией, так как решает более частную задачу, не обеспечивая взаимодействия с узлами транзитной сети.

Можно насчитать пять шагов, связанных с процессом инкапсуляции данных, когда они готовятся транспортным уровнем для отправки в кабель. Они перечислены ниже:

1. С верхних уровней получена информация от пользователя, например запрос регистрации на сервере, задание печати или поиск в Web. Информация преобразуется в данные, чтобы ее можно было транспортировать к месту назначения.

2. Данные подготовлены для транспортировки на целевой компьютер. В случае TCP к данным добавляется заголовок TCP, содержащий информацию об упорядочивании, помогающую сохранить все в порядке при преобразовании в сегменты.

3. На третьем уровне модели OSI находится протокол IP. Здесь будет добавлен заголовок IP, так как сегмент TCP преобразуется в пакет IP. Заголовок IP включает IP-адреса источника и места назначения, что поможет при маршрутизации (выполняемой на этом уровне модели OSI) пакета в соответствующее место назначения.

4. На уровне канала данных в нашем примере пакеты IP преобразуются в кадры Ethernet. Чтобы сетевое устройство могло общаться через локальный интерфейс с другим интерфейсом в сети, оно должно поместить пакет в кадр. Тип кадра должен совпадать, иначе устройства не смогут общаться. В примерах трассировок мы увидим, что кадры Ethernet создаются вокруг пакетов IP.

5. Теперь кадр Ethernet превращается в единицы и нули. Как говорилось ранее, эти биты перемещаются по сети особым образом, определенным методами доступа, пока не достигнут своего места назначения.

Вспомним, что IP-модуль воспринимает данные от разных протоколов: TCP, UDP, ICMP и IGMP. Следовательно, IP-модуль должен включить в создаваемый им заголовок некий идентификатор происхождения данных. Протокол IP выполняет это, фиксируя соответствующий код (8 бит) в поле протокол (protocol) своего заголовка. Для ICMP это значение равно 1, для IGMP — 2, для TCP-6, а для UDP- 17.

Аналогично, несколько разных приложений могут одновременно использовать протокол TCP (или UDP). Соответственно, протоколы транспортного уровня записывают в заголовки, создаваемые этими протоколами, условный код, позволяющий им опознавать каждое приложение. Как TCP, так и UDP используют для такой идентификации специальные 16-разрядные номера портов (port numbers). Номера порта источника и порта назначения записываются в соответствующих полях TCP- и UDP-заголовков.

Наконец, драйвер интерфейса передает и принимает кадры, содержащие данные протоколов IP, ARP или RARP. В заголовке кадра Ethernet также должна быть пре­дусмотрена некая форма идентификации, позволяющая определить сетевой протокол, породивший содержимое кадра. Для этого существует 16-разрядное поле тип (type) в заголовке кадра Ethernet.